Hydraulik der Gerinne und Gerinnebauwerke

1. Grundlagen der Gerinnehydraulik.- 1.1 Die Grundgleichungen der eindimensionalen Strömungsanalyse.- 1.1.1 Allgemeine Bemerkungen.- 1.1.2 Die Kontinuitätsgleichung.- 1.1.3 Die Energiegleichung.- 1.1.4 Die Impulsgleichung.- 1.1.5 Zur Anwendung der Grundgleichungen.- 1.1.5.1 Allgemeines.- 1.1.5.2 Geschwindigkeitsverteilung.- 1.1.5.3 Druckverteilung.- 1.2 Gesetzmäßigkeiten des stark ungleichförmigen Abflusses.- 1.2.1 Energiebetrachtung; die Grenztiefe.- 1.2.2 Kontrollbedingungen für den Gerinneabfluß.- 1.2.3 Impulsbetrachtung; der Wechselsprung.- 2. Bemessung und Gestaltung von Tosbecken.- 2.1 Bemessung grundlegender Tosbeckentypen.- 2.1.1 Allgemeine Bemerkungen.- 2.1.2 Tosbecken mit positiver Stufe.- 2.1.3 Tosbecken mit Schwelle und Zahnschwelle.- 2.1.4 Tosbecken unterstrom eines freien Überfalls.- 2.1.5 Tosbecken mit Rückstau.- 2.1.6 Tosbecken besonderer Bauart.- 2.2 Stabilisierung des Wechselsprungs.- 2.2.1 Tosbecken mit Prallblöcken oder Schwellen.- 2.2.2 Tosbecken mit Sohlenvertiefung oder negativer Stufe.- 2.2.3 Tosbecken mit seitlicher Aufweitung.- 2.2.4 Tosbecken unterstrom eines geneigten Gerinnes.- 2.3 Wechselsprung und Luftbeimengung.- 2.3.1 Einfluß der Vorbelüftung auf den Wechselsprung.- 2.3.2 Luft- und Sauerstoffeintrag im Wechselsprung.- 3. Bemessung von Kontrollbauwerken.- 3.1 Kontrollbauwerke und Abfluß: Anmerkungen zur Koeffizientenhydraulik.- 3.2 Unterströmte Bauwerke.- 3.2.1 Tiefschütze.- 3.2.2 Freispiegelschütze mit freiem Abfluß.- 3.2.2.1 Das unterströmte Schütz.- 3.2.2.2 Einfluß der Reynolds-Zahl.- 3.2.2.3 Maßstabseffekte.- 3.2.2.4 Unterströmte Freispiegelschütze besonderer Bauart.- 3.2.3 Freispiegelschütze mit rückgestautem Abfluß.- 3.3 Überströmte Bauwerke.- 3.3.1 Wehre und Schwellen mit vollkommenem Überfall.- 3.3.1.1 Scharfkantige Wehre und Schwellen.- 3.3.1.2 Wehr mit Überfallrücken.- 3.3.1.3 Überströmte Wehrverschlüsse besonderer Bauart.- 3.3.1.4 Breitkroniges Wehr, Venturikanal.- 3.3.1.5 Maßstabseffekte.- 3.3.2 Wehre mit unvollkommenem Überfall.- 3.3.3 Wehre besonderer Art.- 3.4 Gleichzeitig über- und unterströmte Bauwerke.- 4. Übergangsbauwerke und Einbauten in Gerinnen.- 4.1 Örtliche Energieverluste.- 4.1.1 Allgemeine Bemerkungen.- 4.1.2 Verlust bei Einbauten (Pfeilerstau).- 4.1.2.1 Allgemeines.- 4.1.2.2 Einfluß der Form und der Reynolds-Zahl.- 4.1.2.3 Rauheits- und Turbulenzeinflüsse.- 4.1.2.4 Sohlen- und Endeinflüsse.- 4.1.2.5 Welleneinfluß.- 4.1.2.6 Einfluß von Bauwerksschwingungen.- 4.1.2.7 Verbauung und Nachbarbauten.- 4.1.3 Verlust bei Querschnittsänderungen (strömender Abfluß).- 4.1.3.1 Allgemeines.- 4.1.3.2 Querschnittserweiterungen.- 4.1.3.3 Quer schnittsverengungen.- 4.1.3.4 Einlaufverlust.- 4.1.3.5 Brückenwiderlager und eingestaute Brücken.- 4.1.4 Umlenk- und Verzweigungsverluste (strömender Abfluß).- 4.1.4.1 Krümmungen.- 4.1.4.2 Verzweigungen und Vereinigungen.- 4.2 Übergangsbauwerke für strömenden Abfluß.- 4.2.1 Allgemeine Bemerkungen.- 4.2.2 Gerinneverengungen und Einlaufbauwerke.- 4.2.3 Gerinneerweiterungen und Auslaßbauwerke.- 4.2.4 Gerinnekrümmungen.- 5. Bemessung und Gestaltung von Schussrinnen.- 5.1 Richtungsänderungen bei schießendem Abfluß.- 5.1.1 Allgemeine Bemerkungen.- 5.1.2 Plötzliche Richtungsänderung.- 5.1.3 Allmähliche Richtungsänderung.- 5.1.4 Reflexion und Interferenz stehender Wellen.- 5.2 Gerinnebauwerke für schießenden Abfluß.- 5.2.1 Gerinneverengungen und Einlaufbauwerke.- 5.2.2 Gerinneerweiterungen und Auslaßbauwerke.- 5.2.3 Gerinnekrümmungen und -vereinigungen.- 5.2.3.1 Strömungsverhältnisse in Krümmungen.- 5.2.3.2 Gestaltung von Gerinnekrümmungen und -vereinigungen.- 6. Berechnung des Gleichförmigen Abflusses.- 6.1 Kritische Betrachtung der Abflußformeln.- 6.1.1 Ausbildung und Arten des Normalabflusses.- 6.1.2 Das Widerstandsgesetz.- 6.1.3 Flächen- und Formrauheit.- 6.1.4 Die Abflußformeln.- 6.2 Gerinne mit besonderen Randbedingungen.- 6.2.1 Teilgefüllte Rohre und Stollen.- 6.2.2 „Hydraulisch günstigste“ Fließquerschnitte.- 6.2.3 Gerinne mit unterschiedlicher Rauheit.- 6.2.4 Gerinne mit gegliedertem Querschnitt und Vegetation.- 6.2.5 Gerinne mit beweglicher Sohle.- 6.3 Gerinne mit schießendem Abfluß.- 6.3.1 Froude-Wellen und Strömungswiderstand.- 6.3.2 Gerinneabfluß mit Luftaufnahme.- 6.3.2.1 Allgemeines.- 6.3.2.2 Die Abflußformel.- 6.3.2.3 Die Luftkonzentrationsverteilung.- 7. Berechnung des Ungleichförmigen Abflusses.- 7.1 Leicht ungleichförmige Gerinneströmung.- 7.1.1 Die Grundlagen.- 7.1.2 Klassifikation der Wasserspiegelprofile.- 7.1.3 Voranalyse der Wasserspiegelberechnung.- 7.2 Ungleichförmige Gerinneströmung mit Selbstbelüftung.- 7.2.1 Grenzschichtentwicklung und Belüftungsbeginn.- 7.2.2 Die Luftkonzentrationsverteilung.- 7.2.3 Berechnung des selbstbelüfteten Abflusses.- 7.2.4 Die Energie- und Impulsgleichung.- 7.3 Gerinneströmung mit seitlichem Zufluß.- 7.3.1 Problemstellung.- 7.3.2 Die Grundgleichungen.- 7.3.3 Berechnung der Wasserspiegellage.- 7.4 Gerinneströmung mit seitlichem Abfluß.- 7.4.1 Die Grundgleichungen.- 7.4.2 Streichwehre und seitliche Abzweigungen.- 7.4.3 Bodenauslässe (Tiroler Wehre).- 7.5 Einsatz des Rechners bei Wasserspiegelberechnungen.- 7.5.1 Grundgleichungen und Lösungsverfahren.- 7.5.2 Ermittlung der Profilkennwerte.- 7.5.3 Durchführung der Berechnungen.- 7.5.4 Festlegung der Abflußbeiwerte.- 7.5.5 Einsatz von Taschenrechnern.- Literatur.- Namensverzeichnis.